• 1.1 Питання 1. Фізичний (агрегатний) стан речовини
• 1.2 Питання 2. Фізико-хімічні властивості газів і їх сумішей

Відомо, що агрегатний стан будь-якої речовини визначається його молекулярним складом і будовою, а також термодинамічними параметрами стану, найважливішими з яких є температура і тиск. Цілеспрямовано управляючи параметрами стану речовини, газ переводять в рідину або тверду речовину, минувши рідкий стан (процес газової кристалізації), або тверде з'єднання переводять в газоподібне, минувши рідке - процес сублімації. Відкриття законів технічної термодинаміки і використання їх у виробничих цілях дозволило протягом короткого часу перевести спочатку в рідкий, а потім і в твердий стан всі відомі в природі гази, а для деяких з них, зокрема для водень, передбачити, а потім експериментально підтвердити придбання їм металевих властивостей при високому тиску.

1.1                                 Питання 1. Фізичний (агрегатний) стан речовини

Речовина – складна фізико-хімічна система, продукт визначених фізико-хімічних природних або штучних процесів, що характеризується визначеним хімічним складом і певним типом фазового стану.

Сировина – речовина природного або штучного походження певного хімічного складу, що переробляється в будь-якому технологічному процесі на кінцевий виріб, напівфабрикат або продукт.

Хімічний склад - одна з основних конститутивних характеристик речовини, яка визначає його будову, фізичні і фізико-хімічні властивості. Властивості газових і рідких багатокомпонентних сумішей залежать від індивідуальних властивостей і концентрації вхідних в них компонентів, а також від температури і тиску.

Агрегатний стан є найважливішою фізико-хімічною характеристикою речовини і визначається хімічним складом і внутрішньою будовою, характером міжмолекулярних зв'язків, а також зовнішніми фізичними умовами - температурою і тиском. Останні з названих параметрів дозволяють перетворити графіт на алмаз, а водню додати властивості, характерні для металів. Агрегатний стан речовин, що переробляються, визначає не тільки швидкість їх фізико-хімічної взаємодії в технологічному процесі, але робить вплив на пристрій і конструктивні особливості апарату, його габаритні розміри.

Агрегатний стан речовини, характеризується певними якісними властивостями: здатністю або нездатністю зберігати об’єм і форму, наявністю або відсутністю далекого і ближнього порядку та іншими. Зміна агрегатного стану може супроводжуватися стрибкоподібною зміною вільної енергії, ентропії, густини та інших основних фізичних та термодинамічних властивостей.

Температура - найважливіший технологічний параметр стану, який визначає ступінь нагріву середовища і впливає на швидкість взаємодії фаз, по цьому параметру процеси розрізняють низько- і високотемпературні, які протікають з поглинанням тепла - ендотермічні або з виділенням тепла - екзотермічні.

Тиск визначає умову рівноваги у фазах і величину рушійної сили процесів, по величині вживаного тиску процеси можуть відбуватися під розрідженням (вакуумом), при атмосферному або надмірному (підвищеному або високому) тиску.

Об'єм є кількісною мірою вимірювання стану індивідуальної речовини в даній системі при заданому тиску і температурі, тим самим об'єм є також мірою вимірювання виконаної роботи в даній системі. Для індивідуальних газів параметром стану також є питомий об'єм - простір, який займається 1 кіломолем газу за нормальних умов (тиску 760 мм рт. ст. і температурі 0^оС).

Газ - неконденсований агрегатний стан - характеризується повною відсутністю порядку у взаємному розташуванні атомів і  молекул, які відзначаються хаотичним переміщенням на всіх напрямках.

Характерною властивістю газів є пружність - здатність стискатися і розширятися під впливом тиску і температури, і отже, ці чинники є визначальними параметрами  стану газу. Слабка міжмолекулярна взаємодія речовини в газоподібному стані обумовлює прагнення газу до нескінченного розширення з підвищенням температури. Вельми важливою властивістю газів є їх здатність змішуватися в будь-яких умовах, утворюючи при цьому однорідну - гомогенну суміш.

Підвищення тиску зменшує відстань між частинками, сприяючи утворенню нових фізико-хімічних зв'язків і придбанню системою нових фізичних властивостей. У міру збільшення тиску газу відмінності у властивостях стислого газу і рідини зменшуються.

Підвищення температури приводить до збільшення кінетичної енергії молекул і в певному температурному інтервалі приводить до розриву хімічних зв'язків і до підвищення хімічної активності. При температурах вище 5000^оС газів іонізується і переходить в плазмовий стан (четвертий агрегатний стан речовини). При пониженні температури зменшується кінетична енергія молекул, що сприяє переходу від газоподібного до рідкого, а потім і до твердого агрегатного стану.

На відміну від газу,  пара є агрегатним станом, який конденсується  і легк переходить в рідину при незначних змінах параметрів стану - пониженні температури або підвищенні тиску.

Параметром, що визначає стан газу або пари відомої речовини при постійному тиску, є температура фазового  переходу - температура  конденсації. Якщо температура пари вища за температуру конденсації, то таку пару називають сухою перегрітою і його властивості, до певної міри, співставні з властивостями ідеального газу. Якщо пара знаходиться в рівновазі з рідиною і має з нею однакову температуру і тиск, то таку пару називають  насиченою, якщо в парах присутні навіть в невеликій кількості мікрокраплі рідини, то таку пару називають вологою і по суті вона представляє механічну суміш сухої насиченої пари з деякою кількістю мікрокрапель рідини.

Звичне відношення маси мікрокрапель диспергованої рідини, що знаходиться в 1 кг вологої пари, називають вогкістю пари, а відношення маси сухої пари, що знаходиться в 1 кг вологої пари, називають  ступенем сухості пари.

Переведення газу (пари) в зріджений агрегатний стан пов'язано зі зміною параметрів стану (пониженням температури і підвищенням тиску), а також зі значними енергетичними витратами.

Рідина – агрегатний стан речовини, який конденсується і володіє рядом індивідуальних властивостей. Рідина характеризується тим, що молекули в ній певним чином впорядковані поблизу один від одного і в них відсутня дальня (гратчаста) впорядкованість молекул, властива твердим кристалічним речовинам.

Фізичні властивості і структура рідин залежить від хімічної будови молекул і характеру їх взаємодії між собою. Рідинам властиво властивість текучості. Рідина займає певний об'єм, на відміну від газів рідини мало пружні і отже середовища, що слабо стискаються. Тепловий рух молекул рідини включає коливання їх біля положень рівноваги, у міру збільшення температури амплітуда коливань зростає і, нарешті, при виході за межі дії сил молекулярного тяжіння, речовина переходить в пароподібний стан.

Для переведення одиниці маси речовини з рідкого стану в пароподібний необхідно витратити енергію на подолання сил взаємного притягання молекул. Цю енергію називають питомою теплотою фазового переходу (теплотою випаровування), при зворотному переході з парового в рідкий стан ця енергія виділяється у формі питомої теплоти конденсації (теплоти конденсації). При однакових умовах (температурі і тиску) питомі теплоти випаровування і конденсації рівні. З підвищенням тиску питома теплота фазового переходу практично для всіх рідин зменшується.

Умови рівноважного існування різних АС для конкретної речовини визначаються різноманітного роду діаграмами фазового стану в залежності від її природи, будови, температури і тиску.

Твердий агрегатний стан речовини характеризується певною впорядкованою, періодично повторюється внутрішньою структурою взаємного розташування частинок. У кристалічному твердому тілі частинки строго впорядковані і утворюють кристалічні грати, параметри яких фіксовані і визначають форму кристалів і фізичні властивості речовини. Для кристалічних тіл характерною є дальня впорядкованість частинок кристалічних решіток.

У загальному випадку форма кристалів залежить від хімічної будови речовини, температури і тиску. Властивість кристалів однакової хімічної будови змінювати свою форму під впливом температури і тиск називають поліморфізмом, властивість кристалів різних по хімічному складу речовин утворювати кристали однакової форми, називають ізоморфізмом. Властивість атомів однієї і тієї ж речовини утворювати кілька простих речовин, називається алотропією (кисень - озон, алмаз - графіт - карбін та ін.

Тверді кристалічні речовини мають фіксовану температуру плавлення при постійному тиску, при підвищенні тиску, як правило, підвищується температура плавлення, а також може змінюватися структура кристалічних решіток, відповідно речовина може придбавати інші фізичні властивості.

За типом частинок, що утворюють кристалічні решітки, розрізняють іонні, атомні, молекулярні і металеві структури.

У аморфному твердому тілі блоки мікрокристалічних частинок розташовані хаотично, температура плавлення аморфного тіла не має фіксованого значення. На структуру аморфного тіла дуже впливає швидкість охолодження. Речовини аморфної структури в основному отримують при високих швидкостях охолодження розплавів. При повільному охолодженні, підбираючи відповідні умови, майже всі аморфні речовини отримують в кристалічному стані.

Більшість газів (азот, водень, кисень і ін.), а також пари органічних сполук, переходячи в твердий стан, утворюють молекулярні кристалічні грати і характеризуються низькою температурою плавлення.

Серія  рисунків (рисунок 1.1) ілюструє зміну атомної будови трьох агрегатних станів: газу, рідини та твердого тіла.

Рисунок 1.1 - Зміна атомної будови трьох агрегатних станів

a	б

Рисунок 1.2 - Схематичне зображення атомної структури невпорядкованого аморфного (зліва) та впорядкованого кристалічного (справа) твердого тіла.

Чиста речовина - система, однорідна по складу і незмінна в хімічному відношенні. Перехід чистої речовини з одного агрегатного стану в інший супроводжується певним тепловим ефектом. Кількість тепла, що виділяється під час переходу одиниці маси речовини з газового або рідкого стану в твердий, називається питомою теплотою кристалізації, відповідно при зворотному переході з твердого стану в рідкий (або газоподібне) витрачається питома теплота плавлення. Для однієї і тієї ж речовини при певному тиску питомі теплоти фазового переходу чисельно рівні.

Для оцінки впливу властивостей і параметрів стану на умови існування фаз однокомпонентної чистої речовини побудовані діаграми стану, що звичайно представляються в прямокутній плоскій (двопараметричній) або просторовій об'ємній (трипараметричній) системі координат. Наприклад, для трипараметричної (об'ємної) діаграми стану по осі ординат відкладають значення тиску Р, по осі абсцис - молярний об'єм V, по третій осі - значення температури Т.

На такій діаграмі можна відобразити умови сумісного існування фаз у вигляді деякої поверхні, званої полем існування фаз.

Так як просторові діаграми громіздкі і незручні в практичних розрахунках, то користуються плоскими двокоординатні діаграмами, які представляють собою проекції повної об'ємної діаграми на одну з трьох площин. Зв'язок між параметрами фазового рівноважного стану системи встановлюється експериментально для індивідуальних газів і наноситься у вигляді прикордонних кривих на діаграму у відповідній системі координат.

На будь-якій діаграмі фазового стану завжди можна виділити робочу точку (в курсі фізичної хімії її прийнято називати фігуративною точкою), що враховує робочі параметри (мінімум два) системи. Якщо в реальному процесі відбувається зміна параметрів, то відповідно переміщатиметься робоча точка, при цьому в системі буде звершуватись певна робота. Хід процесу зміни параметрів виразиться у вигляді лінії або кривої, є геометричним місцем робочої точки, що переміщається, при поступовій зміні параметрів стану системи.

Рисунок 1.3 - Фазова діаграма стану діоксиду вуглецю в координатах Р -Т: Фази: Т - тверда; Р - рідка; Г – газова

Однією з найбільш часто використовуваних є діаграма стану індивідуальної речовини в координатах тиск - температура (Р-Т), на якій відображені умови рівноважного існування фаз.

Як приклад на рисунку 1.3 представлена діаграма стану двоокису вуглецю в координатах Р - Т (без дотримання масштабу).

Положення фігуративної точки В відображає умову одночасного існування трьох фаз: твердої (Т), рідкої (Р) та газоподібної (Г), її стан відповідає тиску Р = 5,11 ат і температурі 216,6 К (-56,55 ^оС).

Лінія АВ розділяє область існування твердої і газоподібної фаз і одночасно є лінією рівноваги в системі між твердою і газоподібною фазою. Підвищення температури при постійному тиску викликає перехід твердої фази в газоподібну (процес сублімації), зниження температури викликає перехід газоподібної фази в тверду (процес кристалізації), минаючи рідкий стан.

Прикордонна лінія ВД є рівноважною лінією одночасного існування твердої і рідкої фаз, при цьому вона розділяє області існування твердої і рідкої фаз. Будь-яке зниження температури (при постійному тиску) або підвищення тиску зміщують фазову рівновагу в бік утворення твердої фази (кристалізації вуглекислоти), підвищення температури зміщує фазову рівновагу в бік утворення рідкої фази. Прикордонна лінія ВЕ є рівноважною для одночасного існування рідкої і газової фаз, відповідно вона розділяє області існування рідкої і газоподібної фаз. Підвищення температури або зниження тиску в системі для робочої точки, розташованої на кривій ВЕ, змістить рівновагу системи в бік утворення газоподібної фази, викликаючи випаровування рідини, зниження температури і підвищення тиску змістять рівновагу в бік утворення рідкої фази, сприяючи конденсації газоподібної фази.

Подібного вигляду або дещо відмінні діаграми побудовані для багатьох індивідуальних речовин і дозволяють визначити напрям зміни параметрів стану системи для переходу речовини в бажаний агрегатний стан або навіть здійснити процеси отримання алотропних модифікацій речовини (наприклад, як теоретично встановлено і експериментально реалізовані процеси отримання алмазу з вуглецю або придбання воднем металевих властивостей при дуже високому тиску).

1.2                                 Питання 2. Фізико-хімічні властивості газів і їх сумішей

Технологічний розрахунок хіміко-технологічних процесів і обладнання практично неможливий без попереднього визначення фізико-хімічних властивостей середовищ та взаємодіючих речовин і фаз, а також їхньої зміни в технологічному процесі. Часто ця частина розрахунків створює чималі труднощі й потребує пильної уваги, щоб у подальшому не припуститися значних похибок у визначенні конструктивних розмірів обладнання.

Залежно від походження розрізняють природні і штучно одержані гази і газові суміші. У основу розрахунків фізико-хімічних властивостей газів і газових сумішей встановлені індивідуальні властивості речовин, параметри стану і газові закони.

Індивідуальною характеристикою властивостей газу (речовини) є його хімічний склад - виражений формулою, відповідно до якої за допомогою спеціальних хімічних символів, затверджених міжнародною Асоціацією наукової освіти (ASE), відображаються назва і число вхідних в хімічну формулу атомів кожного елементу. Хімічна формула дозволяє визначити молекулярну масу речовини, виражену через суму відносних (по відношенню до вуглецю, що містить 12 атомних одиниць маси) одиниць атомної маси вхідних у формулу елементів. Використання структурних формул дозволяє встановити будову речовини залежно від зв'язку атомів між собою.

Масу певної кількості речовини виражають через молярну масу і число молів співвідношенням

• [TEX]m=n\cdot{M}[/TEX](1.1)
• де [TEX]m[/TEX] - маса речовини, кг;
• [TEX]М[/TEX] - молярна маса, кг/кмоль.

Густина - маса речовини, укладена в одиниці його об'єму

• [TEX]\rho=m/V[/TEX](1.2)

Питомий  об'єм - об'єм, який займає один кілограм  речовини, при цьому

• [TEX]{{v}_{y}}=\frac{V}{m}=\frac{1}{\rho}[/TEX](1.3)

У основу розрахунків індивідуальних властивостей газів і їх сумішей узяті основні газові закони, що виражають співвідношення між температурою, тиском і об'ємом газів. Газові закони були вперше встановлені для ідеального газу і не враховували вплив сил взаємного тяжіння і відштовхування між молекулами.

Об'єднаний газовий закон (Бойля-Маріотта і Гей-Люссака) для ідеального газу записують у формі залежності

• [TEX]\frac{{{P}_{o}}\cdot{{V}_{o}}}{{{T}_{o}}}=\frac{{{P}_{1}}\cdot{{V}_{1}}}{{{T}_{1}}}[/TEX](1.4)

з якої витікає

• [TEX]{{V}_{1}}={{V}_{o}}\frac{{{P}_{o}}\cdot{{T}_{1}}}{{{P}_{1}}\cdot{{T}_{o}}}={{V}_{o}}\frac{(273+{{t}_{1}}){{P}_{o}}}{273{{P}_{1}}}[/TEX](1.5)
• де [TEX]{P}_{0}[/TEX] і [TEX]{P}_{1}[/TEX] - тиск за нормальних (t₀=0^oC,  P₀=760 мм рт. ст. = 1,013 бар) і  робочих умов відповідно, бар, (Па, ат);
• [TEX]{V}_{0}[/TEX], [TEX]{V}_{1}[/TEX] - об'єм газу за нормальних і робочих умов відповідно, м³;
• [TEX]{Т}_{0}[/TEX], [TEX]{Т}_{1}[/TEX] - абсолютна температура газу за нормальних і робочих умов відповідно, К.

Відома також інша форма рівняння стану ідеальних газів, відповідно до якого

• [TEX]{P}_{1}\cdot{{V}_{1}}=n\cdot{R}\cdot{T}_{1}[/TEX] або [TEX]{P}_{1}\cdot{{V}_{1}}=\frac{m}{M}\cdot{R}\cdot{T}_{1}[/TEX](1.6)
• де [TEX]n[/TEX] - число кіломолів газу;
• [TEX]m[/TEX] - маса газу, укладена в певному об'ємі [TEX]{V}_{1}[/TEX], кг;
• [TEX]M[/TEX] - відносна молярна маса газу, кг/кмоль;
• [TEX]R[/TEX] - універсальна газова постійна, R=8,314 кДж/(кмоль·К).

Враховуючи, що густина газу визначається рівнянням (1.2), з рівняння (1.6)  для різних станів газу за нормальних і робочих умов відповідно знайдено:

• [TEX]{{\rho }_{o}}=\frac{m}{{{V}_{o}}}=\frac{M}{R}\cdot \frac{{{P}_{o}}}{{{T}_{o}}}[/TEX] [TEX]{{\rho}_{1}}=\frac{m}{{{V}_{1}}}=\frac{M}{R}\cdot\frac{{{P}_{1}}}{{{T}_{1}}}[/TEX](1.7)

З сумісного рішення рівнянь  (1.7)  одержана залежність зміни густини газу від тиску і температури

• [TEX]{{\rho }_{1}}={{\rho}_{0}}\cdot\frac{{{T}_{0}}}{{{T}_{1}}}\cdot\frac{{{P}_{1}}}{{{P}_{0}}}[/TEX](1.8)

Відповідно до закону Авогадро один кіломоль будь-якого газу містить однакове число молекул (N=6,022·1026 1/кмоль) і займає за нормальних умов один і той же об'єм, рівний 22,405 м³, на цій підставі було одержане рівняння Клапейрона - Менделєєва, згідно якому знаходять густину газу за робочих умов

• [TEX]{{\rho}_{1}}=\frac{M}{22,4}\cdot\frac{273,15\cdot{{P}_{1}}}{(273,15+{{t}_{1}})\cdot{{P}_{0}}}[/TEX](1.9)

Молярну масу індивідуальних речовин підраховують по хімічних формулах з урахуванням атомних мас елементів, що входять до складу молекули.

Рівняння (1.5) і (1.9) застосовні як для розрахунків об'єму і густини окремих газів в робочих умовах, так і для розрахунків об'єму і густини пари індивідуальних речовин, що утворюються при випаровуванні рідини при певному тиску і температурі.

Газові закони і рівняння стану ідеальних газів застосовні також для газових сумішей, при цьому широко використовують правило адитивності (властивість величин, що характеризують об'єкт в цілому рівно сумі значень величин, відповідних його частинам).

Закон Дальтона. Загальний тиск суміші газів рівний сумі парціального тиску компонентів, що становлять суміш, тобто

• [TEX]P=\sum\limits_{1}^{n}{{{p}_{i}}}[/TEX](1.10)
• де [TEX]{р}_{i}[/TEX] - парціальний тиск індивідуальних компонентів суміші;
• [TEX]n[/TEX] -  число компонентів газової суміші.

Із закону Дальтона виходить, що парціальний тиск індивідуального компоненту пропорційний загальному тиску і його молярній (об'ємної) частці в газовій суміші 

• [TEX]{p}_{i}=P\cdot{y}_{i}[/TEX](1.11)
• де [TEX]{у}_{i}[/TEX] - молярна (об'ємна) частка  індивідуального компоненту.

Згідно закону Амага, об'єм газової суміші при даній температурі і тиску рівний сумі парціальних об'ємів вхідних в суміш компонентів

• [TEX]V=\sum\limits_{1}^{n}{{{V}_{i}}}[/TEX](1.12)

відповідно, парціальний об'єм компоненту суміші рівний

• [TEX]{V}_{i}=V\cdot{y}_{i}[/TEX](1.13)
• де [TEX]{у}_{i}[/TEX] - молярна (об'ємна) частка компоненту;
• [TEX]{V}_{i}[/TEX] - парціальний об'єм компоненту;
• [TEX]n[/TEX] - число компонентів суміші.

Молекулярна маса газової суміші визначається по залежності

• [TEX]{M}_{{сум}}=\sum\limits_{1}^{n}{{{M}_{i}}\cdot{y}_{i}}[/TEX](1.14)
• де [TEX]{М}_{i}[/TEX] - молярна  маса індивідуальних компонентів газової суміші;
• [TEX]{у}_{i}[/TEX] - відповідні молярні (об'ємні) частки компонентів.

Густина суміші газів також з достатньою точністю може бути визначена згідно правилу аддитивності, при цьому

• [TEX]{\rho}_{{сум}}={{\rho}_{1}}\cdot{{}_{1}}+{{\rho}_{2}}\cdot{{}_{2}}+...=\sum\limits_{1}^{n}{{{\rho}_{i}}\cdot{y}_{i}}[/TEX](1.15)
• де [TEX]{у}_{1}[/TEX], …, [TEX]{у}_{i}[/TEX] - молярні (об'ємні) частки компонентів газової (паровий) суміші;
• [TEX]{\rho}_{1}[/TEX],.., [TEX]{\rho}_{i}[/TEX] - відповідна густина компонентів суміші за робочих умов.

Густина газів (пари індивідуальних речовин) при атмосферному тиску в інтервалі температур 20 - 100^оС  приблизно в 300 - 1000 разів менше густини рідин.

Властивості реальних газів відрізняються від властивостей ідеальних газів перш за все наявністю сил в’язкісного тертя, а також сил взаємного тяжіння і відштовхування молекул, що впливає на стисливість реальних газів.

Найважливішою властивістю газового або рідкого середовища є динамічна  в'язкість - здатність середовища чинити опір при русі її частинок щодо одна одної, тим самим в'язкість характеризує сили внутрішнього тертя в рухомому середовищі.

На основі рівняння Ньютона  знайдено

• [TEX]\mu=\frac{F}{S\cdot({dw}/{dn)}}[/TEX](1.16)
• де [TEX]m[/TEX] - динамічна в'язкість, Н·c/м² = Па·с;
• [TEX]{dw}/{dn}[/TEX] - градієнт швидкості, що характеризує зміну швидкості потоку з розрахунку на одиницю відстані між шарами середовища, що переміщається.

Кінематична в'язкість виражається відношенням динамічної в'язкості до густини середовища

• [TEX]\nu=\mu/\rho[/TEX](1.17)

В'язкість є індивідуальною характеристикою середовища і залежить від конститутивних властивостей речовини (будови і розміру його молекул), температури і тиску, при цьому із збільшенням температури і тиск в'язкість газів (пари) і газових (парових) сумішей зростає.

У області помірного тиску (до 5-6 МПа) в'язкість газу практично не залежить від тиску. У області високого тиску в'язкість газів з достатньою точністю можна визначити за допомогою розрахункових залежностей і номограм.

Зміна динамічної в'язкості газів залежно від температури  найчастіше враховується формулою

• [TEX]{{\mu}_{t}}={{\mu}_{0}}\left(\frac{273+C}{T+C}\right)\cdot{{\left(\frac{T}{273}\right)}^{1,5}}[/TEX](1.18)
• де [TEX]{m}_{о}[/TEX] - в'язкість газу за нормальних умов 0^оС і Р=760 мм рт. ст.;
• [TEX]С[/TEX] - постійна Сатерленда, що враховує властивості газів.

Для наближених розрахунків динамічної в'язкості газових сумішей використовують рівняння

• [TEX]{\mu}_{сум}={M}_{сум}/{\sum\limits_{1}^{n}{\left({{\text{}}_{i}}\cdot{{y}_{i}}/{\mu}_{i}\right)}}[/TEX](1.19)
• де [TEX]{М}_{i}[/TEX], [TEX]{М}_{{сум}}[/TEX] - молярна маса окремих компонентів і газової суміші в цілому;
• [TEX]{у}_{i}[/TEX] - об'ємні частки компонентів газової суміші;
• [TEX]{m}_{i}[/TEX] - відповідні динамічні коефіцієнти в'язкості  компонентів

Природний газ у пластових умовах насичений парами води, які при русі газу конденсуються, збираються в низьких місцях газопроводів, порушуючи технологічний режим транспортування газу. Сполучення води з кислими газами сприяє інтенсивній корозії обладнання. Крім того, при певних тисках у присутності вологи в газі утворюються - кристалогідрати, які закупорюють прохідний переріз газопроводу й арматури, що може призвести до аварійної ситуації.

Наявність вологи в газі характеризується абсолютною і відносною вологістю.

Абсолютна вологість характеризує вміст водяних парів в одиниці об'єму газу в г/м³ або кг/1000 м³.

Відносна вологість — відношення абсолютної вологості при даних тиску і температурі до його вологоємності, тобто до кількості вологи в одиниці об'єму газу, що міститься при умовах насичення. Відносна вологість вимірюється в частках одиниці або відсотках. Відносна вологість газу, насиченого парами води, дорівнює 100 %.

Вологовміст природних газів залежить від тиску, температури, складу газу й води, характеристики середовища контакту і визначається по номограмі (рисунок 1.4).

Рисунок 1.4 - Номограма для визначення вологовмісту природного газу

Температура, при якій газ повністю насичений водяними парами, називається точкою роси даного газу.

Тиск насичених парів вуглеводнів є функцією температури. При підвищенні температури рідини тиск збільшується за рахунок переходу частини рідини в пароподібний стан. При рівновазі парової і рідкої фаз парціальний тиск компонента в паровій фазі (над рідиною) і в рідкій фаз (в рідині) буде однаковим.

Тиск, при якому рідина при даній температурі знаходиться в стані рівноваги зі своїми парами, називається пружністю насичених парів рідини. Залежність пружності парів вуглеводневих газів показана на рисунку 1.5.

Рисунок 1.5 - Пружність насичених парів зріджених вуглеводневих газів: 1 — С₂Н₄; 2 — С₂Н₆; 3 — С₃Н₆; 4 — С₃Н₈; 5 — і-C₄H₁₀; 6 — і-C₄H₈; 7 — н-С₄Н₈; 8 — н-С₄Н₁₀).

Стисливість газу характеризує відхилення властивостей реальних газів від законів ідеального газу. Об'єм реальних газів змінюється не пропорційно його тиску й температурі і при однакових умовах стискується більше або менше, ніж ідеальний газ на величину Z — коефіцієнт стисливості, який визначають експериментально або по номограмі залежно від приведених температури й тиску газу (рисунок 1.6).

Рисунок 1.6 - Залежність коефіцієнта стисливості [TEX]z[/TEX] від зведених температури [TEX]t[/TEX] та тиску [TEX]\pi[/TEX]